雙相PFC電路的工作原理

圖1 雙相PFC主電路拓?fù)浼皢蝹€(gè)單元單開(kāi)關(guān)周期工作電流波形

該拓?fù)淇刂品绞降腜FC電路，有橋堆整流，為后邊的Boost電路提供直流輸入，TM的控制方式使高頻開(kāi)關(guān)MOS管可以實(shí)現(xiàn)VS或者ZVS，續(xù)流二極管可以自然關(guān)斷，也不存在反向恢復(fù)損耗，可以降低電路工作的開(kāi)關(guān)損耗。有橋TM PFC主功率電路中沒(méi)有高頻全控開(kāi)關(guān)管組成的橋臂，也不需要做AC極性判斷，與TCM控制方式的圖騰柱PFC拓?fù)湎啾?，控制難度大大降低了;而對(duì)比CCM控制，又可以獲得較高的電能轉(zhuǎn)化效率。

主功率電路拓?fù)錇?a target="_blank">整流橋+兩路交錯(cuò)并聯(lián)的Boost電路?？紤]到器件損耗，整流橋由三個(gè)橋堆并聯(lián)。

后續(xù)是兩個(gè)并聯(lián)的Boost電路，工作于交錯(cuò)方式，每一路有一個(gè)高頻工作的MOS和一個(gè)超快恢復(fù)二極管組成。MOS的VS/ZVS開(kāi)通判斷依靠的是Vds采樣，

圖2是工作狀態(tài)圖：藍(lán)色線表示電流，箭頭代表電流方向，順時(shí)針為正電流。工作狀態(tài)對(duì)應(yīng)的是VS的情況，也就是說(shuō)諧振的振幅不足以使Vds在諧振開(kāi)始后的某一時(shí)刻下降到0。

圖2 VS工作狀態(tài)圖

t0～t1，即ton期間，MOS管Q開(kāi)通，續(xù)流二極管D截至，電感電流線性上升，電感儲(chǔ)能;

t1～t2，即toff期間，MOS管關(guān)斷，續(xù)流二極管導(dǎo)通，電感儲(chǔ)存的能量通過(guò)二極管向電容和負(fù)載釋放，電感電流線性下降;t2時(shí)刻是可以開(kāi)通MOS的，但是電流下降到零之后，MOS管和二極管的寄生電容會(huì)和Boost電感發(fā)生諧振，電流反向期間，MOS管漏極電壓持續(xù)降低，如果適當(dāng)延遲關(guān)斷，可以獲得較低的關(guān)斷電壓，這也是CRM工作的優(yōu)勢(shì)。

t2～t3，tr期間，MOS管關(guān)斷，續(xù)流二極管電流下降到0，MOS管Coss、二極管寄生電容Cdp以及母線電容開(kāi)始和電感L諧振，諧振負(fù)電流電流第一次回到0的時(shí)刻t3對(duì)應(yīng)Vds的谷底。選擇在這個(gè)時(shí)刻打開(kāi)MOS，開(kāi)始下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期。

而在輸入電壓較低的情況下，這種電路結(jié)構(gòu)是可以實(shí)現(xiàn)ZVS的。圖3展示的是出現(xiàn)ZVS時(shí)的工作波形和工作狀態(tài)，這時(shí)，負(fù)電流階段又可以細(xì)分成兩部分：

tr1期間，狀態(tài)和VS工作的諧振狀態(tài)一樣，考慮到Ir(負(fù)電流峰值)出現(xiàn)在Vds諧振中心，所以Vds下降到0之前，一定可以達(dá)到最大負(fù)電流;

tr2期間，Vd電壓下降到0，這時(shí)開(kāi)始受到MOS寄生二極管的鉗位，這一點(diǎn)的電壓不可能在繼續(xù)下降了，電感上的壓差不再增加，電感電流會(huì)維持當(dāng)前的斜率線性變化，電感電流第一次回到0，開(kāi)通MOS，這時(shí)就是零電壓開(kāi)通的。

圖3 ZVS工作狀態(tài)圖